JP2003042802A - Marked disc for angle-of-rotation sensor, angle sensor for rotary part and reference value determination method - Google Patents

Marked disc for angle-of-rotation sensor, angle sensor for rotary part and reference value determination method

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JP2003042802A JP2002142779A JP2002142779A JP2003042802A JP 2003042802 A JP2003042802 A JP 2003042802A JP 2002142779 A JP2002142779 A JP 2002142779A JP 2002142779 A JP2002142779 A JP 2002142779A JP 2003042802 A JP2003042802 A JP 2003042802A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a marked disc so that the economical production is ena bled, a size and mass can be reduced maximully and the stability under vibra tion load and the maximum allowable number of rotations are sharply improved. SOLUTION: The marked disc 11 for an angle-of-rotation sensor for a rotating part is equipped with a large number of angle marks 12, which are turned in a radial direction especially with respect to a rotary axial line to be provided in a form of a rim concentrically arranged especially with respect to the rotary axial line, and at least one reference mark 12a. A reference mark is formed by the angle marks different in modulation characteristics and unified with the rim of the angle marks.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、特に回転軸線に対
して半径方向に向いていて、特に回転軸線に対して同心
的に配置されたリムの形に設けられた多数の角度マーク
と、少なくとも1つの基準マークとを備えた、回転する
部品、特に回転軸のための回転角度センサ用のマーク付
き円板と、更に特に回転軸線に対して半径方向に向いて
いて、特に回転軸線に対して同心的に配置されたリムの
形に設けられた多数の角度マークと、少なくとも1つの
基準マークと、角度マークのための固定された走査ユニ
ットをと有する、回転する部品に連結可能なマーク付き
円板と、電磁放射線の少なくとも1個のトランスミッタ
と、マーク付き円板によって変調された放射線のための
レシ−バと、評価ユニットに対する接続手段とを備え
た、回転する部品、特に回転軸のための回転角度センサ
と、更にアナログ信号が多数のマーク付き円板と、変調
の質がマーク付き円板と異なる少なくとも1個の反射マ
ークとによる送信信号の変調によって得られ、変調され
た信号がレシ−バによって受信され、評価ユニットに供
給され、必要な場合には更にデジタル化される、アナロ
グ信号から基準信号を決定するための方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a number of angular marks, which are provided in the form of a rim which is particularly radially oriented with respect to the axis of rotation and which is arranged concentrically with respect to the axis of rotation, at least. A rotating disk, in particular a marked disc for a rotation angle sensor for the rotation axis, with one reference mark, and more particularly a radial orientation with respect to the rotation axis, in particular with respect to the rotation axis Marked circle connectable to a rotating part, having a number of angle marks in the form of concentrically arranged rims, at least one reference mark and a fixed scanning unit for the angle marks A rotating part comprising a plate, at least one transmitter of electromagnetic radiation, a receiver for the radiation modulated by the marked disc, and a connection means to the evaluation unit, A rotation angle sensor for the rotation axis, and further an analog signal is obtained by modulation of the transmitted signal by a number of marked discs and at least one reflective mark whose modulation quality is different from the marked discs, It relates to a method for determining a reference signal from an analog signal, in which the processed signal is received by a receiver, fed to an evaluation unit and, if necessary, further digitized.

【0002】[0002]

【従来の技術】回転する部品の現在の角度位置をリアル
タイムで、すなわち信号の小さな遅延を無視して決定お
よび表示することは、技術の多くの分野で必要である。
例えば内燃機関の研究開発および内燃機関の大量生産用
途において、クランク軸またはカム軸の現在の回転位置
のための角度センサが使用される。この場合、いろいろ
な測定原理が用いられている。
BACKGROUND OF THE INVENTION It is necessary in many areas of technology to determine and display the current angular position of rotating parts in real time, i.e. ignoring small signal delays.
For example, in research and development of internal combustion engines and in mass production applications of internal combustion engines, angle sensors for the current rotational position of the crankshaft or camshaft are used. In this case, various measuring principles are used.

【0003】特に有利なシステムは回転部品に機械的に
連結可能である角度マーク付き円板と、円板上に設けら
れた角度マークを走査するためのセンサ装置を使用す
る。この角度マークは回転軸線に対して半径方向に、そ
して好ましくはこの回転軸線に対して同心的に配置され
ている。この場合、2つの測定チャンネルが設けられて
いる。この測定チャンネルによって、2列の角度マーク
が2個のセンサシステムによって互いに別々に走査され
る。すなわち、多数の等間隔の角度マーク、例えば1回
転あたり720個の角度マークを有するインクリメンタ
ルトラックと、例えば1回転あたり1つの基準マークを
有する基準トラックが別々に走査される。円板、ひいて
は回転部品の回転角度位置は、インクリメンタルトラッ
クの角度マーク信号からおよび基準マークを参照して決
定可能である。この基準マークは例えばピストン機械の
シリンダの上死点の位置を示すことができる。センサ装
置は好ましくは、透過光または反射光によって角度マー
クを走査し、そして場合によってはデジタル化した後で
表示装置およびまたは評価装置に供給する電子光学シス
テムである。その際、角度マークの形状とセンサの感度
特性は互いに調和され、好ましくはトランスミッタの放
射線放出も調和される。この場合、一般的に細長いスリ
ット状の送光ウインドウと受光ウインドウが破線状の角
度マークに向けられ、両方共回転軸線に対して半径方向
におよび互いにほぼ平行に向けられる。センサ信号を調
製するために、時間のずれができるだけ小さなアナログ
電子装置が設けられている。この場合、角度マークセン
サの増幅アナログ信号から、高速コンパレータによっ
て、デジタルトリガ信号が導き出される。このトリガ信
号はそれぞれの回転角度位置に達する時点を示す。デジ
タル信号プロセッサは時間の計算とそれに伴う不可避の
時間のずれに基づいて従来は有効であることが実証され
なかった。一方、特に上記のシステムは、使用者にとっ
て明確な方法で、回転する部品の絶対角度位置測定を、
高い精度および角度分解能でおよび部品の所定の角度位
置と関連する信号の出力との間の無視できるほど小さな
時間のずれでもって保証する。
A particularly advantageous system uses a disc with angle marks which can be mechanically connected to a rotating component and a sensor device for scanning the angle marks provided on the disc. The angle mark is arranged radially with respect to the axis of rotation and preferably concentrically with respect to the axis of rotation. In this case, two measuring channels are provided. With this measuring channel, two rows of angle marks are scanned separately from each other by the two sensor systems. That is, an incremental track having a large number of equally spaced angle marks, for example 720 angle marks per revolution, and a reference track having, for example, one reference mark per revolution, are scanned separately. The rotational angular position of the disc, and thus of the rotary component, can be determined from the angular mark signal of the incremental track and with reference to the reference mark. This fiducial mark can indicate, for example, the position of the top dead center of the cylinder of the piston machine. The sensor device is preferably an electro-optical system which scans the angle mark by transmitted or reflected light and, optionally after digitization, supplies it to a display device and / or an evaluation device. The shape of the angle mark and the sensitivity characteristics of the sensor are then matched to one another, and preferably also the radiation emission of the transmitter. In this case, a generally elongated slit-shaped light-transmitting window and light-receiving window are directed at the dashed angle marks, both radially and substantially parallel to the axis of rotation. To prepare the sensor signal, analog electronics are provided with the smallest possible time lag. In this case, a high-speed comparator derives a digital trigger signal from the amplified analog signal of the angle mark sensor. This trigger signal indicates the time when the respective rotational angular position is reached. Digital signal processors have not heretofore been proved to be effective on the basis of the time calculation and the unavoidable time shifts involved. On the other hand, the above system, in particular, makes it possible for the user to determine the absolute angular position of rotating parts in
Guaranteed with high accuracy and angular resolution and with a negligible time lag between the given angular position of the part and the output of the associated signal.

【0004】しかしながら、上記のようなシステムは、
2個の光電子的測定チャンネルあるいは複数のトラック
の場合複数の光電子的測定チャンネルが高価であり、ス
ペースを必要とし、測定装置の重量およびまたは質量に
対して少なからず寄与するという欠点を有する。大きさ
と質量は特に高回転数の小型エンジンの場合に妨害作用
を生じる。この小型エンジンの場合、クランク軸の付加
的な(フライホイール)マスがはっきりと感じられるよ
うになる。大きさと質量は更に、エンジンを車両に既に
組み込んだ場合に、狭くなったスペースまたはエンジン
の実際の運転時に測定装置がさらされる大きな振動加速
度に関連して妨害作用を生じる。
However, the above system is
In the case of two optoelectronic measuring channels or in the case of several tracks, the optoelectronic measuring channels are expensive, space-consuming and have a considerable contribution to the weight and / or mass of the measuring device. The size and mass cause interference, especially in the case of high speed small engines. With this smaller engine, the additional (flywheel) mass of the crankshaft becomes noticeable. The size and mass also result in disturbing effects when the engine is already installed in a vehicle, in relation to the confined space or the large vibrational accelerations to which the measuring device is exposed during the actual operation of the engine.

【0005】従って、簡単で安価な解決策が既に提案さ
れている。この解決策は1つだけの測定チャンネルと、
往々にして1つの誘導式センサを有する。このセンサの
場合、基準位置は、そうでないときの角度マークの等間
隔配置からの偏差によって与えられる。例えば、基準位
置を示すための歯付き円板の場合歯が読み取られる。絶
えず測定される回転角速度によってあるいは後続の回転
角度インターバルの予想される時間から、評価ユニット
は欠けている歯を認識し、基準位置の到達を示す。その
都度先行する回転角度インターバルの時間から推定する
ことにより、欠けている角度マーク信号が模擬的に再現
される。これはしかし、先行する回転角度測定の精度が
大幅に低下するという重要な欠点を有する。というの
は、基準位置のコーディングのために必要な角度マーク
間隙内に、現在の回転角度情報が欠けているために、基
準位置も現在の回転角速度も近似的にしか示すことがで
きないからである。更に、必要な計算は少なからず時間
のずれを生じる。従って、このようなシステムは例えば
内燃機関の研究開発、回転不均一性および回転振動の分
析あるいはクランク角度に同期した精密な測定データ検
出にとって、不正確であり、条件付きでしか使用できな
い。
Therefore, simple and inexpensive solutions have already been proposed. This solution has only one measurement channel,
Often has one inductive sensor. In the case of this sensor, the reference position is given by the deviation from the otherwise equidistant placement of the angle marks. For example, the teeth are read in the case of a toothed disc for indicating the reference position. The evaluation unit recognizes the missing tooth and indicates the arrival of the reference position by constantly measuring the rotational angular velocity or from the expected time of the subsequent rotational angular interval. By estimating from the time of the preceding rotation angle interval each time, the missing angle mark signal is simulated. This, however, has the important drawback that the accuracy of the preceding rotation angle measurement is greatly reduced. This is because both the reference position and the current rotation angular velocity can only be approximately indicated because the current rotation angle information is missing in the angle mark gap required for coding the reference position. . Moreover, the required calculations are not a little off-due. Therefore, such a system is inaccurate and can only be used conditionally, for example for the research and development of internal combustion engines, for the analysis of rotational inhomogeneities and rotational vibrations or for the detection of precise measurement data synchronized with the crank angle.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は、経済的に製作可能であると共に、大きさと質量を最
大限低減可能であり、それによって振動負荷下の安定性
および最高許容回転数が大幅に改善されるように、冒頭
に述べたシステムまたはその構成部品を改良することで
ある。その際、角度分解能の精度が回転にわたって高く
かつ不変であるにもかかわらず、少なくとも2つの角度
情報チャンネルから情報を求める際に時間のずれが無視
できるほど小さくなるようにすべきである。
Therefore, the object of the present invention is to be economically producible and to be able to reduce the size and mass to the maximum extent, whereby the stability under vibration load and the maximum permissible rotational speed are achieved. Is to improve the system or its components mentioned at the outset. In doing so, the accuracy of the angular resolution should be high and invariant over rotation, but the time offset should be negligibly small when determining information from at least two angular information channels.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この課題は本発明に従
い、角度マークのトラックが1つだけ設けられ、1個の
基準マークまたは各々の基準マークが変調特性の異なる
角度マークによって形成されていることを特徴とするマ
ーク付き円板によって解決される。これは、角度マーク
の構造に多値の論理を付与することを意味する。この角
度マークはセンサによる走査と後続の信号評価に適合
し、2個以上の角度情報チャンネルからの情報を1個だ
けの走査式センサ装置から入手可能にする。それによっ
て更に、使用者とって明確でリアルタイムで可能である
測定原理に関する要求が満たされる。追加情報(例えば
基準位置に関する情報)は、一次情報(例えば先行する
角度位置)に依存せずにかつ一次情報内に間隙を必要と
するかまたは発生することなく、一次情報と同じチャン
ネル内に含まれる。
According to the invention, this object is to provide only one track of angle marks, one reference mark or each reference mark being formed by an angle mark with a different modulation characteristic. Is solved by a disc with a mark featuring. This means adding multivalued logic to the structure of the angle mark. This angle mark is suitable for scanning by the sensor and subsequent signal evaluation, making information from more than one angle information channel available from only one scanning sensor device. It also fulfills the requirements for measuring principles that are clear and real-time possible for the user. The additional information (eg information about the reference position) is contained in the same channel as the primary information, without depending on the primary information (eg the preceding angular position) and without requiring or creating a gap in the primary information. Be done.

【0008】他方では、複数の測定チャンネルを有する
角度センサ配置構造の場合のために、1つのチャンネル
が本発明に従って多値の論理を有するだけでなく、2つ
以上のチャンネルも多値の論理を有するそれによって、
個々のチャンネルのために最少コストで(多値の論理の
個々の値の間の大きな間隔、ひいてはこの値の容易な区
別)、多数の情報を決定することができる。
On the other hand, in the case of an angle sensor arrangement having a plurality of measuring channels, not only one channel has multivalued logic according to the invention, but also two or more channels have multivalued logic. By having
A large number of information can be determined for an individual channel with minimal cost (large spacing between individual values of multivalued logic and thus easy distinction of this value).

【0009】基準マークが角度マークと異なる面積を有
すると、反射光の場合にも透過光の場合にも、送信信号
の変調が簡単に達成可能である。その際、異なる面積
と、それによって生じる走査信号の値は、多値の論理の
異なる値を示す。この場合、多数の同じ値は先行する角
度マークを示し、偏差を有する少なくとも1つの他の値
は基準マークとしての働きをする。本発明による原理の
一般的な用途では、3値的な論理に制限されず、4値ま
たはそれ以上の値の論理によって、多くの情報を1つの
チャンネルに収容することができる。この面積コーディ
ングは明度コーディングを生じる(例えば暗い−明るい
−2倍明るい)光学式測定方法だけでなく、例えば容量
性方法の場合にも適用可能である。原理的には多値の角
度マークトラックをすべての種類の走査原理、すなわち
容量性、誘導式、光学式、音響式または他の測定方法の
ために実現することができる。
If the reference mark has an area different from that of the angle mark, the modulation of the transmission signal can be easily achieved in both reflected light and transmitted light. In that case, the different areas and the values of the scanning signals produced thereby show different values of the multivalued logic. In this case, a number of the same values indicate the preceding angle mark, and at least one other value with a deviation serves as a reference mark. The general application of the principles according to the invention is not restricted to three-valued logic, but four-valued or higher-valued logic allows more information to be accommodated in one channel. This area coding is applicable not only to optical measurement methods which give rise to lightness coding (eg dark-bright-2x bright), but also for capacitive methods, for example. In principle, multivalued angular mark tracks can be realized for all kinds of scanning principles, ie capacitive, inductive, optical, acoustic or other measuring methods.

【0010】基準マークが角度マークよりも大きな面積
を有すると、評価がきわめて簡単である。その際、角度
マークからの基準マークの偏差を認識するための閾値は
きわめて簡単に実現および決定可能である。
If the reference mark has a larger area than the angle mark, the evaluation is very simple. The threshold for recognizing the deviation of the reference mark from the angle mark can then be realized and determined very easily.

【0011】面積コーディングが角度分解能を低下させ
ない形で行われると有利である。この場合、本発明の他
の特徴に従って、基準マークが角度マークに対して半径
方向およびまたは周方向に延長している。それによっ
て、角度分解能を決定する周方向の破線(マーク)幅は
同じであり、基準信号のトリガリングは従来の角度マー
クの間隔と同じ間隔で正確に行われる。
It is advantageous if the area coding is carried out in such a way that it does not reduce the angular resolution. In this case, according to another feature of the invention, the reference mark extends radially and / or circumferentially with respect to the angle mark. As a result, the widths of the broken lines (marks) in the circumferential direction that determine the angular resolution are the same, and the triggering of the reference signal is performed accurately at the same intervals as the intervals of conventional angle marks.

【0012】その際、基準マークの半径方向延長部が、
円板の周方向において角度マークよりも短い幅を有する
と有利である。基準マークのこの形状によって、受光ウ
インドウによって走査を開始する際に、他のすべての角
度マークと同じエッジ峻度が得られるので、すべてのマ
ークの信号延長形状は重要なトリガリングの時点で同じ
延長形状を有する。“慣用の”角度マークの場合始端エ
ッジが新しい安定した信号値に達した後で初めて、基準
マークが特別に特徴づけられる場合に、付加的な信号増
大が偏差を有する極値に使用されるべきである。これ
は、上記の段階的な破線長さ変化によって達成される。
At this time, the radial extension of the reference mark is
It is advantageous to have a width that is shorter than the angle mark in the circumferential direction of the disc. This shape of the reference mark gives the same edge steepness as all other angle marks when starting the scan by the receiving window, so the signal extension shape of all marks is the same extension at the critical triggering point. Have a shape. In the case of "conventional" angle marks, only after the leading edge has reached a new stable signal value, an additional signal increase should be used for the extreme values with deviations, if the reference mark is specially characterized. Is. This is achieved by the gradual change in dashed line length described above.

【0013】これに類似して、本発明の他の実施形に従
い、各々の角度マークが半径方向に配置されかつ互いに
離隔されたそれぞれ少なくとも2つの角度マーク部分か
らなり、この角度マーク部分が円板の周方向においてほ
ぼ同じ幅を有し、基準マークの半径方向延長部がこの両
角度マーク部分を接続する区間からなっていると、上記
の効果が達成可能である。
Analogously to this, according to another embodiment of the invention, each angle mark is composed of at least two angle mark parts which are arranged radially and are spaced apart from each other, the angle mark parts being discs. The above effect can be achieved if the reference marks have substantially the same width in the circumferential direction and the radial extension of the reference mark is a section that connects both angle mark portions.

【0014】例えば機械的な擾乱因子または調整不足に
基づいて、センサの受光ウインドウが角度マークに正確
に平行に向いていないかあるいは正確に平行に向いてい
る場合には、その結果生じる誤差は、角度マークおよび
または基準マークが半径方向において対称に形成されて
いることにより、最小限に抑えられる。角度マークおよ
びまたは基準マークを回転方向に関して対称に、すなわ
ち破線厚さ中心に関して対称に形成すると、マーク付き
円板は両回転方向において、受光ウインドウの方向づけ
エラーに関して比較的に鈍感な同じ信号を供給する。
If the receiving window of the sensor is not oriented exactly parallel to the angle mark, or is oriented exactly parallel, for example due to mechanical disturbance factors or under-adjustment, the resulting error is The angle mark and / or the reference mark are minimized by being formed symmetrically in the radial direction. If the angle mark and / or the reference mark are formed symmetrically with respect to the direction of rotation, ie with respect to the dashed thickness center, the marked disc provides in both directions of rotation the same signal which is relatively insensitive to the orientation error of the receiving window. .

【0015】本発明の他の実施形では、角度マークおよ
びまたは基準マークがマーク付き円板の放射線を通す範
囲によって形成されている。これは、マークが光を透過
しない円板の切欠きによって形成されている透過光シス
テムにとって特に有利である。
In another embodiment of the invention, the angle marks and / or fiducial marks are formed by the radiation-permeable areas of the marked disc. This is particularly advantageous for transmitted light systems in which the mark is formed by a notch in the disc that does not transmit light.

【0016】本発明の他の実施形では、角度マークおよ
び基準マークがマーク付き円板上の反射面によって形成
されている。これは反射光での測定の変形であると考え
られる。
In another embodiment of the invention, the angle marks and fiducial marks are formed by reflecting surfaces on a marked disc. This is considered to be a variation of the measurement with reflected light.

【0017】この種の測定方法のために、面積コーティ
ングの代わりに、基準マークが角度マークと異なり反射
コーディング、特に角度マークと異なる反射係数を有す
るようにすることができる。その際、面積コーディング
の形状付与にとって適切な考察は、反射コーディングに
も適用可能である。すなわち、反射マークは反射の強い
角度マークによって、例えば反射の強い領域を一体化し
た角度マークによって形成される。それによって、角度
マークと基準マークとの面積偏差によって発生するすべ
ての誤差を完全に回避することができる。
For this type of measuring method, instead of an area coating, it is possible for the fiducial mark to have a reflection coding different from the angle mark, in particular a reflection coefficient different from the angle mark. The considerations that are relevant to the shape of area coding are then also applicable to reflection coding. That is, the reflection mark is formed by an angle mark having a strong reflection, for example, an angle mark integrating a region having a strong reflection. This makes it possible to completely avoid all errors caused by the area deviation between the angle mark and the reference mark.

【0018】冒頭に述べた課題は更に、角度センサによ
っても解決される。この角度センサは本発明に従い、マ
ーク付き円板が1つだけのトラックの角度マークを備
え、1個の基準マークまたは各々の基準マークが変調特
性の異なる角度マークによって形成され、角度マークの
トラックの方に向いたそれぞれ1個だけの送光ウインド
ウまたは受光ウインドウが設けられていることを特徴と
する。これは、角度マークの構造で多値論理を実現する
ことを意味する。この論理はセンサ走査と後続の信号評
価を適当に適合させることによって、2つ以上の角度情
報チャンネルから1つの走査センサ装置によって情報を
入手することを可能にする。それによって、走査チャン
ネルの数を低減し、最も良好な場合には1個の走査セン
サ装置に減らすことができる。他方では、複数の測定チ
ャンネルを有する角度センサ構造体の場合には、1つの
チャンネルが本発明に従って多値論理を有するだけでな
く、2つ以上のチャンネルも多値論理を有することがで
きる。従って、個々のチャンネルの少ないコストで(多
値論理の個々の値の間の大きな間隔、それに伴うこの値
の容易な区別)多数の情報を検出することができる。
The problem mentioned at the outset is also solved by an angle sensor. According to the invention, this angle sensor comprises a disc with marks provided with angle marks of only one track, one reference mark or each reference mark being formed by angle marks of different modulation characteristics. It is characterized in that only one light-transmitting window or one light-receiving window facing each other is provided. This means that multi-valued logic is realized by the structure of the angle mark. This logic makes it possible to obtain information by means of one scanning sensor device from more than one angle information channel by appropriately adapting the sensor scanning and the subsequent signal evaluation. Thereby, the number of scan channels can be reduced, in the best case to one scan sensor device. On the other hand, in the case of an angle sensor structure with multiple measuring channels, not only one channel has multi-valued logic according to the invention, but more than one channel can also have multi-valued logic. It is therefore possible to detect a large number of information at a low cost of the individual channels (large spacing between the individual values of the multivalued logic, with the consequent easy distinction of this value).

【0019】トリガリングを正確にかつすべてのマーク
にとって均一に可能にするために、送光ウインドウまた
は受光ウインドウはマーク付き円板の周方向において角
度マークよりも狭い幅を有する。
In order to enable triggering accurately and uniformly for all marks, the light-transmitting window or the light-receiving window has a narrower width in the circumferential direction of the marked disc than the angle marks.

【0020】第1の実施形では、各々の受光ウインドウ
がマーク付き円板の、関連する送光ウインドウと反対の
側に設けられている。それによって、透光原理の走査セ
ンサ装置を使用することができる。
In a first embodiment, each receiving window is provided on the side of the marked disc opposite the associated transmitting window. Thereby, a scanning sensor device of the translucent principle can be used.

【0021】本発明の他の実施形では、各々の受光ウイ
ンドウが関連する送光ウインドウと同じマーク付き円板
の側に設けられている。これにより、角度センサ装置の
構造が更に簡単になるという利点がある。従って、トラ
ンスミッタとレシ−バに至る導体を、同じ保護シースで
敷設可能であり、導体の分割またはトランスミッタとレ
シ−バのための組み込みスペースの増大が回避されるか
または最小限に抑えられる。
In another embodiment of the invention, each receiving window is provided on the same side of the marked disc as the associated transmitting window. This has the advantage that the structure of the angle sensor device is further simplified. Thus, the conductors leading to the transmitter and receiver can be laid with the same protective sheath, avoiding or minimizing conductor splitting or increased mounting space for the transmitter and receiver.

【0022】この利点は、本発明の他の特徴に従って、
送光ウインドウと受光ウインドウが一致し、この共通の
ウインドウが、マーク付き円板の方に向いた放射線のた
めの少なくとも1つの出射個所と、マーク付きスクによ
って反射する放射線のための少なくとも入射個所を備え
ていると、最大限に利用可能である。送光ウインドウと
受光ウインドウのこの組み合わせは例えば、送光面積と
受光面積を、多数の小さな点に、好ましく個々の光ファ
イバの入射点または出射点に分割することによって達成
可能である。
This advantage, according to another feature of the invention,
The sending and receiving windows coincide, this common window having at least one exit point for the radiation directed towards the marked disc and at least one entrance point for the radiation reflected by the marked disc. Once equipped, it is maximally available. This combination of light-transmitting and light-receiving windows can be achieved, for example, by dividing the light-transmitting area and the light-receiving area into a large number of small points, preferably at the entrance or exit points of the individual optical fibers.

【0023】上記の角度センサについて、冒頭に述べた
課題を解決するために、本発明に従い、各々の角度マー
クと基準マークについて、先行する角度マークのアナロ
グ極値から、この極値の傾向を継続する極値が決定さ
れ、所定の値だけ変更されて、変調が異なる基準値を示
す閾値として評価ユニットで用いられることを特徴とす
る方法が適している。普通の角度マークに基づく角度位
置の検出は、冒頭に述べたような実証済みの方法に依存
して、すなわち位相と振幅がアナログ入力信号に追従す
る信号を発生し、高速コンパレータによって信号エッジ
においてデジタル角度情報のトリガー点としての交点を
検出することによって有利に行われる。この方法は基準
マークについても同じように適用される。信号レベルの
一時的な変化またはセンサ信号のゼロ点変化等に依存し
ないで、基準マークを残りの角度マークに対して確実に
区別するために、基準位置に関するトリガ電圧の本発明
による連続的なアナログ電子トラッキングが行われる。
この場合、センサ信号の現在の平均値が決定され、トリ
ガ閾値が設定された一定電圧を加算または減算すること
によってあるいは設定された係数を乗算することによっ
て定められる。同様に、小さな一定の加算または減算電
圧によってあるいは適合した乗算係数によって、センサ
信号の極値から出発することもできる。
In order to solve the problem mentioned at the beginning of the above angle sensor, according to the present invention, for each angle mark and reference mark, this tendency of the extreme value continues from the analog extreme value of the preceding angle mark. A method is suitable which is characterized in that the extrema to be determined are modified and changed by a predetermined value and the modulation is used in the evaluation unit as a threshold indicating a different reference value. Angular position detection based on ordinary angle marks relies on proven methods such as those mentioned at the outset, i.e. producing a signal whose phase and amplitude follow the analog input signal and which is digitally detected at the signal edge by a high speed comparator. This is advantageously done by detecting the intersection of the angle information as a trigger point. This method applies to fiducial marks as well. A continuous analog according to the invention of the trigger voltage with respect to the reference position in order to reliably distinguish the reference mark from the rest of the angle mark, without depending on transient changes in the signal level or changes in the zero point of the sensor signal etc. Electronic tracking is performed.
In this case, the current average value of the sensor signal is determined and the trigger threshold is determined by adding or subtracting a set constant voltage or by multiplying a set coefficient. It is likewise possible to start from the extrema of the sensor signal by means of small constant addition or subtraction voltages or by adapted multiplication factors.

【0024】各々の角度マークと基準マークについて、
先行する角度マークのアナログ明度極値から、この極値
の傾向に対応する極値が決定され、所定の値だけ変更さ
れて、明度が異なる基準値を示す閾値として評価ユニッ
トで用いられると、前述の方法は有利にかつ回路技術的
にきわめて簡単に使用可能である。
For each angle mark and reference mark,
From the analog brightness extreme value of the preceding angle mark, the extreme value corresponding to the tendency of this extreme value is determined, changed by a predetermined value, and used as a threshold value indicating a reference value with different brightness, The method is advantageous and extremely simple to use in terms of circuit technology.

【0025】トランスミッタの電磁放射線の変調が、角
度マークと反射マークによって、反射放射線または透過
放射線の変化の形で行われる、方法を実施する際に、本
発明に従い、強度のアナログ極値が決定および評価され
る。
In practicing the method, the modulation of the electromagnetic radiation of the transmitter takes place in the form of changes in the reflected or transmitted radiation by means of angle marks and reflection marks, according to the invention, an analog extremum of intensity is determined and To be evaluated.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】次に、本発明によるクランク角度
センサシステムの好ましい実施の形態を示す添付の図を
参照して本発明を詳しく説明する。しかし、本発明はこ
の実施の形態に決して限定されない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings showing a preferred embodiment of a crank angle sensor system according to the present invention. However, the invention is in no way limited to this embodiment.

【0027】次に、本発明による角度センサの好ましい
用途として、指示技術の基礎として用いられるようなエ
ンジン用クランク角度センサを詳しく説明する。内燃機
関を指示するために、燃焼室内の圧力が測定される。連
続的な圧力曲線を得るために、圧力値をその都度のクラ
ンク軸位置に正確に割り当てなければならない。クラン
ク軸の角速度は周期的な不規則性に基づいて均一ではな
い。従って、時間に基づく各々のデータ記録は、クラン
ク角度に対する正しい割り当てではない。クランク角度
センサは回転数に依存しないで、現在のクランク角度に
対する正しい割り当てを可能にする。更に、上死点を正
しく示すことが必要である。いろいろなタスクに依存し
て、異なる角度分解能が必要である(例えば1〜0.1
°) 。物理的な限界のため、円板の制限された外周にお
ける3600個のマーク(0.1 °の分解能) の取付けが
不可能であるので、通常は電子的なパルス乗算器(パル
ス逓倍器)が必要である。0.1 〜0.2 の高い分解能は例
えば噴射時点に関する試験またはエンジンノッキングの
詳細試験のために必要である。単なる燃焼室圧力測定ま
たはIMEP計算のためには、1 °の分解能で充分である。
通常は、エンジンにクランク角センサを取付けるために
2つの位置が論議される。クランク軸の自由端部または
エンジンに直結したドライブトレーンである。カム軸ま
たは他の可撓性軸上の取付け位置は、燃焼圧力測定のた
めには回避すべきである。というのは、このような間接
的な測定の場合、遊び(ねじれ)に基づいて、クランク
軸と測定位置との間に大きな誤差が生じ得るからであ
る。普通の測定精度はクランク角度で±0.1 °である。
Next, as a preferable application of the angle sensor according to the present invention, a crank angle sensor for an engine, which is used as a basis of the indicating technique, will be described in detail. The pressure in the combustion chamber is measured to indicate the internal combustion engine. In order to obtain a continuous pressure curve, the pressure values must be precisely assigned to the respective crankshaft position. The crankshaft angular velocity is not uniform due to the periodic irregularities. Therefore, each time-based data record is not a correct assignment for crank angle. The crank angle sensor is independent of the number of revolutions and allows the correct assignment to the current crank angle. Furthermore, it is necessary to show the top dead center correctly. Different angular resolutions are needed depending on different tasks (eg 1-0.1
°). Due to physical limitations, it is not possible to mount 3600 marks (0.1 ° resolution) on the limited circumference of the disc, so an electronic pulse multiplier is usually required. is there. A high resolution of 0.1 to 0.2 is required, for example, for injection point tests or engine knock detail tests. A resolution of 1 ° is sufficient for simple combustion chamber pressure measurements or IMEP calculations.
Normally, two positions are discussed for mounting the crank angle sensor on the engine. It is a drive train directly connected to the free end of the crankshaft or the engine. Mounting locations on camshafts or other flexible shafts should be avoided for combustion pressure measurements. This is because in the case of such an indirect measurement, a large error may occur between the crankshaft and the measurement position due to play (twist). Normal measurement accuracy is ± 0.1 ° in crank angle.

【0028】軸の自由端に角度マークを取付け、そして
最も近いシリンダに圧力センサを取付けると、最も良好
な結果が得られので好ましい。この位置ではクランク軸
ねじれが最小となる。従って、図1には、クランク軸の
自由端に固定された本発明によるクランク角度センサシ
ステムが示してある。このセンサシステムはフランジ継
手1と、閉鎖されたケーシング2とケーシング2に固定
された支持アーム3を備えている。このケーシング内で
マーク付き円板が回転し、この円板はその表面に取付け
られた720個のクランク角度マークと、その間に設け
られた少なくとも1個の基準マークを備えている。支持
アームはエンジンブロックMに取付けるためのクランプ
装置4を備えている。その際、支持アーム3とクランプ
装置4は、支持アームがクランク軸線に対して垂直な方
向に運動の自由度を有し、クランク軸に対して軸方向と
半径方向においてクランプ装置によってエンジンブロッ
クMに支持されるように形成されている。代表的な角度
センサは深溝玉軸受に支承された2個のチタン軸ユニッ
トを含み、ケーシング2は好ましくは高力アルミニウム
合金からなっている。支持アーム3はケーシング2の近
くで、薄くて平らな金属板5、すなわち板ばねの形した
金属板として形成されている。従って、支持アーム3は
金属板5の平面から弾性的に変形可能であるがしかし、
金属板5の平面内では剛性を有する。それによって、ケ
ーシング2は、実際に発生する、クランク軸自由端の擂
粉木運動を可能にする。
Mounting the angle mark on the free end of the shaft and the pressure sensor on the nearest cylinder is preferred for the best results. At this position, the crankshaft twist is minimal. Therefore, FIG. 1 shows a crank angle sensor system according to the invention fixed to the free end of the crankshaft. The sensor system comprises a flange joint 1, a closed casing 2 and a support arm 3 fixed to the casing 2. A marked disc rotates within the casing, the disc having 720 crank angle marks mounted on its surface and at least one fiducial mark provided therebetween. The support arm has a clamp device 4 for mounting on the engine block M. At this time, the support arm 3 and the clamp device 4 have a freedom of movement in a direction in which the support arm is perpendicular to the crank axis, and the support device 3 and the clamp device 4 are attached to the engine block M by the clamp device in the axial direction and the radial direction with respect to the crank shaft. It is formed so as to be supported. A typical angle sensor comprises two titanium shaft units mounted on deep groove ball bearings and the casing 2 is preferably made of high strength aluminum alloy. The support arm 3 is formed near the casing 2 as a thin, flat metal plate 5, i.e. in the form of a leaf spring. Therefore, the support arm 3 is elastically deformable from the plane of the metal plate 5, but
It has rigidity in the plane of the metal plate 5. Thereby, the casing 2 allows for the actually occurring movement of the crankshaft free end of the sawdust.

【0029】ケーシング2から、約2mの長さの光ファ
イバーケーブル6がセンサ電子装置7まで案内されてい
る。このケーブルは好ましくは2つの分離されたガラス
繊維束からなり、好ましくは金属チューブによって損傷
しないように保護されている。センサ電子装置7は光信
号をアナログ信号に(光/電圧変換)および更にデジタ
ル信号に変換するためのすべての構成要素を備えてい
る。センサ電子装置7の信号伝送は好ましくは、きわめ
て妨害されにくくケーブルを長くすることができるLV
DS技術(低電圧差信号化)によって行われる。光ファ
イバ式導体6は好ましくはセンサ電子装置7から切離し
可能であり、プラグコネクタを介して回路基板に案内さ
れる。更に、センサ電子装置7から接続ケーブル8がパ
ルス変成器9に案内されている。この場合、ケーブルは
好ましくは特に約5mの長さの差込み形であり、直列接
続可能である。受信信号を同期化し、TTL信号に変換
するパルス変成器9は分解能を高めるためのパルス乗算
器を備えることができる。パルス変成器は他の接続ケー
ブル10を介して指示装置に直接接続可能である。必要
であれば、独立したエネルギー供給ユニットを設けるこ
とができる。電気的な構成要素はエンジンに直接接触し
ておらず、従って機械的な作用(振動)にさらされない
ようにかつ熱応力や電気的な妨害に対して有利に保護さ
れるように取付けられている。
From the casing 2, a fiber optic cable 6 having a length of about 2 m is guided to the sensor electronics 7. The cable preferably consists of two separate fiberglass bundles, preferably protected from damage by metal tubes. The sensor electronics 7 comprises all the components for converting an optical signal into an analog signal (light / voltage conversion) and further into a digital signal. The signal transmission of the sensor electronics 7 is preferably very unobtrusive and allows the cable to be long LV.
It is performed by DS technology (low voltage difference signalization). The fiber optic conductor 6 is preferably detachable from the sensor electronics 7 and is guided to the circuit board via a plug connector. Furthermore, a connection cable 8 is guided from the sensor electronics 7 to the pulse transformer 9. In this case, the cable is preferably a bayonet, in particular about 5 m long, and can be connected in series. The pulse transformer 9 that synchronizes the received signal and converts it into a TTL signal may include a pulse multiplier for increasing the resolution. The pulse transformer can be directly connected to the indicating device via another connecting cable 10. If required, a separate energy supply unit can be provided. The electrical components are not in direct contact with the engine and are therefore mounted so that they are not exposed to mechanical effects (vibration) and are advantageously protected against thermal stress and electrical disturbances .

【0030】図2は、マーク付き円板11とセンサ13
が互いに分離して取付けられている状況を示している。
例えば締付け板を介して軸に固定された、クランク軸セ
ンサシステムのマーク付き円板11には、図示のように
角度マークが付けられている。この角度マーク12は好
ましくは、回転軸線に対して半径方向に向いていてマー
ク付き円板11の回転軸線に対して同心的に配置された
リムの形をした多数のマークとして形成されている。こ
の場合勿論、トリガリング(起動)のために、少なくと
も1個の基準マークを設けなければならない。本発明に
従って、マーク付き円板11は1つのトラックの角度マ
ーク12を備え、基準マークは後述するように、その変
調特性が異なる角度マークによって形成されている。こ
のトラックの角度マーク12に向き合わせてセンサヘッ
ド13が設けられている。このセンサヘッドは好ましく
は薄い金属板5に固定されている。センサヘッド13は
好ましくは少なくとも1つのウインドウ穴14を備えて
いる。このウインドウ穴自体はセンサヘッド13を方向
づけることによって、角度マーク12に対して平行にな
るように方向づけられる。各々のウインドウ穴内に、少
なくとも各々1個の送光ウインドウおよび受光ウインド
ウを形成する1本または2本のライトガイドが達してい
てもよい。
FIG. 2 shows a disc 11 with a mark and a sensor 13.
Shows that they are mounted separately from each other.
The marked disc 11 of the crankshaft sensor system, which is fixed to the shaft, for example via a clamping plate, is provided with angle marks as shown. This angle mark 12 is preferably formed as a number of marks in the form of a rim which are oriented radially with respect to the axis of rotation and are arranged concentrically with respect to the axis of rotation of the marked disc 11. In this case, of course, at least one fiducial mark must be provided for triggering. According to the invention, the marked disc 11 comprises an angular mark 12 of one track, the reference mark being formed by angular marks having different modulation characteristics, as will be described later. A sensor head 13 is provided facing the angle mark 12 of this track. This sensor head is preferably fixed to a thin metal plate 5. The sensor head 13 preferably comprises at least one window hole 14. The window hole itself is oriented parallel to the angle mark 12 by orienting the sensor head 13. One or two light guides forming at least one light-transmitting window and at least one light-receiving window may reach in each window hole.

【0031】角度センサの原理的な機能は、図5のaと
bに概略的に示すように、センサ電子装置7内に配置さ
れた光源、特に赤外線源に基づいている。この光源は一
方の光ファイバ15を経て一定の強さの光をマーク付き
円板11に供給する。反射した光は他方の光ファイバ1
6を経てフォトセルに案内される。このフォトセルは同
様にセンサ電子装置7内に設けられている。図5のaの
実施の形態の場合、角度マーク12は反射形であり、円
板の残りは光を吸収するように形成されている。図5の
bに示した他の実施の形態の場合、例えば穴あき鋼円板
11aが使用される。この穴あき鋼円板11aはセンサ
と反射鏡の間に挿入される。光は穴を通過し、円板11
の残りの部分によって通過を阻止される。マーク付き円
板11または11aが回転すると、図7のbに示すよう
に、正弦に似た光信号Sがセンサ電子装置7内のフォト
セルおよび所属の電子機器によって発生する。次に、こ
のアナログ光信号Sは、図7のcに示すように、センサ
電子装置7によってデジタル電気信号Dに変換される。
そのために、受信した信号Sの振幅が切換え閾値S′に
よって切断される。両信号S,S′の交点は、デジタル
信号Dの遷移点である。このデジタル信号は方形であ
り、パルス変成器9に案内される。
The principle function of the angle sensor is based on a light source, in particular an infrared source, arranged in the sensor electronics 7, as shown schematically in FIGS. 5a and 5b. This light source supplies light having a constant intensity to the marked disc 11 via one optical fiber 15. The reflected light is the other optical fiber 1
You will be guided to the photocell via 6. This photocell is likewise provided in the sensor electronics 7. In the embodiment of FIG. 5a, the angle mark 12 is reflective and the rest of the disc is shaped to absorb light. In the case of the alternative embodiment shown in FIG. 5b, for example a perforated steel disc 11a is used. This perforated steel disc 11a is inserted between the sensor and the reflector. The light passes through the hole and the disk 11
Is blocked by the rest of the. When the marked disc 11 or 11a rotates, a sine-like optical signal S is generated by the photocell in the sensor electronics 7 and the associated electronics, as shown in FIG. 7b. This analog optical signal S is then converted by the sensor electronics 7 into a digital electrical signal D, as shown in Figure 7c.
Therefore, the amplitude of the received signal S is cut off by the switching threshold S '. The intersection of the two signals S and S ′ is the transition point of the digital signal D. This digital signal is square and is guided to the pulse transformer 9.

【0032】典型的なパルス変成器9は720個のクラ
ンク角度パルスと1つのトリガパルスを供給する。その
際、クランク角度信号を評価するために、好ましくは信
号の負(立下がり)のエッジが使用される。必要な分解
能に依存しておよび後続配置の指示システムに依存し
て、パルス乗算器(デジタル式PLLタイプ)がパルス
変成器ケース9内に設けられている。分解能はパルス変
成器9のスイッチによって選定可能である。万一の場合
には、必要な乗算回路をパルス変成器9の回路にも統合
することができる。センサユニット1〜7がパルス変成
器9から容易に分離できると有利である。テストセルで
は、時間節約のために、試験エンジンがまだ回転し、次
に試験すべきエンジンがセルの外側で他のセンサユニッ
トの組立てによって既に準備されていると合目的であ
る。
A typical pulse transformer 9 supplies 720 crank angle pulses and one trigger pulse. The negative (falling) edge of the signal is then preferably used to evaluate the crank angle signal. Depending on the required resolution and depending on the subsequent pointing system, a pulse multiplier (digital PLL type) is provided in the pulse transformer case 9. The resolution can be selected by the switch of the pulse transformer 9. In the unlikely event, the necessary multiplication circuit can also be integrated in the circuit of the pulse transformer 9. It is advantageous if the sensor units 1 to 7 can be easily separated from the pulse transformer 9. In the test cell, it is expedient for the time saving that the test engine is still running and the engine to be tested next is already prepared outside the cell by assembly of other sensor units.

【0033】例えば図5のaによる反射法のために使用
されるマーク付き円板11は、光を吸収する層と反射す
る角度マーク12を有するポリカーボンからなってい
る。図6のaとbに関連して説明するように、技術水準
(図6のa)のマーク付きディスクの場合角度マーク1
2から分離されたトラック内に設けられている必要な基
準マーク12aは本発明では、角度マーク12のトラッ
クに統合可能である。基準マーク12aは本発明に従
い、変調する特性が異なる角度マーク12によって形成
されている。そのために、基準マーク12aは好ましく
は角度マーク12と異なる面積、特に大きな面積を有す
る。そのために、基準マーク12aは図7のaに示すよ
うに、角度マーク12と比べて半径方向に延長し、必要
な場合にはあるいはその代わりに、周方向に延長してい
る。半径方向の延長は、基準マーク12aのところの周
方向の分解能、すなわち角度分解能が、従来の角度マー
ク12の分解能と変わらないという利点がある。マーク
付き円板11の他の実施の形態では、マーク付き円板が
レーザ切断された高力鋼製のマーク付き円板として製作
されている。すべての場合、外径は必要な最高回転数と
発生する振動に依存する。
The marked disc 11 used, for example, for the reflection method according to FIG. 5a consists of poly-carbon with a light-absorbing layer and a reflecting angle mark 12. In the case of state-of-the-art (a in FIG. 6) marked discs, the angle mark 1 as described in connection with FIGS.
The required fiducial mark 12a provided in the track separated from two can be integrated in the track of the angle mark 12 in the present invention. According to the present invention, the reference mark 12a is formed by the angle mark 12 having different modulation characteristics. Therefore, the reference mark 12a preferably has an area different from that of the angle mark 12, particularly a large area. To that end, the fiducial mark 12a extends radially relative to the angle mark 12 and, if necessary or instead, circumferentially, as shown in FIG. 7a. The radial extension has the advantage that the circumferential resolution at the reference mark 12a, ie the angular resolution, does not differ from the resolution of the conventional angle mark 12. In another embodiment of the marked disc 11, the marked disc is manufactured as a marked disc of laser-cut high-strength steel. In all cases, the outer diameter depends on the required maximum speed and the vibrations that occur.

【0034】基準マーク12aの半径方向延長部は、そ
の他の角度マーク12、ひいては基準マーク12aの中
央区間と比べて、円板11の周方向の幅が狭くなってい
る。従って、図7のbに示すように、基準マーク12a
におけるアナログ光信号Sのエッジ延長形状の始端と終
端が、他の角度マークと変わらない。すなわち、マーク
付き円板上の各々のマーク12または12aについて、
アナログ光信号Sの下側範囲には、同じエッジ峻度が生
じる。これは、すべてのマーク12,12aについてデ
ジタル信号D(図7のc参照)の同じ信号形状、ひいて
はマーク付き円板11の全周にわたって一定の角度分解
能を保証する。すべての角度マーク12,12aにとっ
て同一の最も下側のエッジ延長形状に従って、基準マー
ク12aに関するアナログ光信号Sの信号レベルは図7
のbに示すように増大し、最終的に評価閾値Bを超え
る。この場合、信号Sと評価閾値Bの交点によって、デ
ジタル基準信号R(図7のd)の始端と終端が決定され
る。
The radial extension of the reference mark 12a has a width in the circumferential direction of the disc 11 which is narrower than that of the other angle marks 12, and by extension, the central section of the reference mark 12a. Therefore, as shown in FIG. 7b, the reference mark 12a
The beginning and end of the edge extension shape of the analog optical signal S in FIG. That is, for each mark 12 or 12a on the marked disc,
The same edge steepness occurs in the lower range of the analog optical signal S. This guarantees the same signal shape of the digital signal D (see FIG. 7c) for all the marks 12, 12a and thus a constant angular resolution over the entire circumference of the marked disc 11. The signal level of the analog optical signal S with respect to the reference mark 12a is shown in FIG. 7 according to the same lowest edge extension shape for all the angle marks 12, 12a.
, B, and finally exceeds the evaluation threshold value B. In this case, the intersection of the signal S and the evaluation threshold B determines the start and end of the digital reference signal R (d in FIG. 7).

【0035】図8には、角度マーク12と基準マーク1
2aの代替的な実施の形態が例示的に示してある。各々
の角度マーク12′は半径方向に配置され互いに離隔さ
れた少なくとも2つの角度マーク部分からなり、この角
度マーク部分は円板の周方向においてほぼ同じ幅を有す
る。基準マークの半径方向延長部はこの両マーク部分を
接続する区間からなっている。
FIG. 8 shows the angle mark 12 and the reference mark 1.
An alternative embodiment of 2a is shown by way of example. Each angle mark 12 'consists of at least two angular mark portions arranged radially and spaced from each other, the angle mark portions having approximately the same width in the circumferential direction of the disc. The radial extension of the fiducial mark consists of a section connecting both mark portions.

【0036】図示していない他の実施の形態に従って、
1個または各々の基準マーク12aと角度マーク12の
間の差は、上述の面積コーディングの代わりに、反射コ
ーディングによって生じることができる。特に、角度マ
ーク12と異なる、好ましくは角度マーク12よりも大
きな反射マーク12aの反射係数によって生じることが
できる。
According to another embodiment not shown,
The difference between one or each fiducial mark 12a and the angle mark 12 can be produced by reflection coding instead of area coding as described above. In particular, it can be caused by a reflection coefficient of the reflection mark 12 a which is different from the angle mark 12 and preferably larger than the angle mark 12.

【0037】図9に関連して、例えば基準信号の評価閾
値Bを決定するためのきわめて有利な方法を説明する。
多数の角度マーク12と、変調の質が角度マーク12と
異なる少なくとも1個の基準マーク12aによって得ら
れるアナログ信号Sから、信号ドリフトによるこの決
定、マーク付き円板11の局部的な汚れ等を低減せず
に、この基準マーク12aは確実に決定可能であるべき
である。そのために、各角度マーク12または基準マー
ク12aのためのシステムの計算ユニットでは、先行す
る角度マーク12または基準マーク12aのアナログ極
値から、この極値の傾向を継続する極値が決定され、所
定の値だけ変更されて、変調が異なる基準値を示す閾値
Bとして使用される。従って、評価閾値Bはアナログ信
号Sの振幅の極値の傾向に従う。この場合好ましくは、
評価閾値Bと信号Sの極値の包絡曲線との間の間隔が、
極値の大きさに比例して、特に正比例して変化可能であ
る。この方法は、信号Sの強さのアナログ極値の高い処
理速度のためおよびこの信号によって有利に評価され
る。
A very advantageous method for determining the evaluation threshold B of the reference signal, for example, will be described with reference to FIG.
From the analog signal S obtained by a large number of angle marks 12 and at least one reference mark 12a whose modulation quality is different from that of the angle marks 12, this determination due to signal drift, local contamination of the marked disc 11 etc. is reduced. Without this, the fiducial mark 12a should be reliably determinable. To that end, in the computing unit of the system for each angle mark 12 or reference mark 12a, from the analog extremum of the preceding angle mark 12 or reference mark 12a, the extremum that continues this extremal trend is determined and determined. Is used as a threshold B indicating a different reference value for the modulation. Therefore, the evaluation threshold B follows the tendency of the extreme value of the amplitude of the analog signal S. In this case, preferably,
The distance between the evaluation threshold B and the envelope curve of the extreme values of the signal S is
It can be changed in proportion to the magnitude of the extreme value, particularly in direct proportion. This method is advantageously evaluated because of the high processing speed of the analog extremum of the strength of the signal S and by this signal.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】エンジンに取付けられた角度センサシステムの
一部を概略的に示す図である。
FIG. 1 is a schematic view of a part of an angle sensor system mounted on an engine.

【図2】マーク付き円板とセンサが互いに分離して取付
けられているシステムの概略的な側面図である。
FIG. 2 is a schematic side view of a system in which a marked disc and a sensor are mounted separately from each other.

【図3】図1のシステムの平面図と部分側面図である。3 is a plan view and partial side view of the system of FIG.

【図4】図1のシステムの分解図である。FIG. 4 is an exploded view of the system of FIG.

【図5】aは角度センサの実施の形態、bは角度センサ
の代替的な実施の形態を概略的に示す図である。
FIG. 5 a is a diagram schematically showing an embodiment of an angle sensor and b is an alternative embodiment of the angle sensor.

【図6】aは技術水準によるマーク付き円板を、bは本
発明によるマーク付き円板を示す図である。
6A is a diagram showing a disc with marks according to the state of the art, and FIG. 6B is a diagram showing a disc with marks according to the present invention.

【図7】aは本発明の実施の形態による1つの基準マー
クと共に若干の角度マークを示す図である。bは光信号
に対応するアナログ信号を示す図である。cとdはアナ
ログ信号から導き出されたデジタル化された電気的角度
信号とトリガー信号の形状を示す図である。
FIG. 7a is a diagram showing one reference mark and some angle marks according to an embodiment of the present invention. b is a figure which shows the analog signal corresponding to an optical signal. c and d are diagrams showing the shapes of a digitalized electric angle signal and a trigger signal derived from an analog signal.

【図8】角度マークと所属の基準マークの代替的な形状
を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing alternative shapes of an angle mark and an associated reference mark.

【図9】角度マークの信号に依存して基準マークの基準
閾値を導き出す原理を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a principle of deriving a reference threshold value of a reference mark depending on a signal of an angle mark.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 マーク付き円板 12,12′ 角度マーク 12a,12′a 基準マーク 14 受光ウインドウ 11 Disc with mark 12,12 'Angle mark 12a, 12'a reference mark 14 Light receiving window

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラウス・ライトマイアー オーストリア国、グラーツ、ビュルガーガ ッセ、13 Fターム(参考) 2F065 AA39 AA40 BB06 BB16 BB27 CC11 DD02 DD14 FF02 FF18 FF23 HH15 JJ01 JJ09 JJ15 LL02 LL12 LL19 LL29 PP13 QQ25 QQ28 2F077 AA38 NN02 NN23 NN28 NN30 PP19 QQ11 TT32 TT35 VV01 2F103 BA10 BA32 BA37 BA43 CA02 DA01 DA13 EA02 EA12 EB01 EB11 EB32 EC08 EC11 FA15   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Klaus Wrightmeier             Austria, Graz, Burgaga             Seth, 13 F term (reference) 2F065 AA39 AA40 BB06 BB16 BB27                       CC11 DD02 DD14 FF02 FF18                       FF23 HH15 JJ01 JJ09 JJ15                       LL02 LL12 LL19 LL29 PP13                       QQ25 QQ28                 2F077 AA38 NN02 NN23 NN28 NN30                       PP19 QQ11 TT32 TT35 VV01                 2F103 BA10 BA32 BA37 BA43 CA02                       DA01 DA13 EA02 EA12 EB01                       EB11 EB32 EC08 EC11 FA15

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 特に回転軸線に対して半径方向に向いて
いて、特に回転軸線に対して同心的に配置されたリムの
形に設けられた多数の角度マークと、少なくとも1つの
基準マークとを備えた、回転する部品、特に回転軸のた
めの回転角度センサ用のマーク付き円板において、角度
マーク(12)のトラックが1つだけ設けられ、1個の
基準マークまたは各々の基準マーク(12a)が変調特
性の異なる角度マーク(12)によって形成されている
ことを特徴とするマーク付き円板。
1. A number of angle marks, which are oriented radially with respect to the axis of rotation and are provided in the form of rims which are arranged concentrically with respect to the axis of rotation and at least one reference mark. In a rotating disk with a rotating component, in particular with a marked disc for a rotation angle sensor for the axis of rotation, only one track of the angle mark (12) is provided, one reference mark or each reference mark (12a). ) Is formed by angle marks (12) having different modulation characteristics.
【請求項2】 基準マーク(12a)が角度マーク(1
2)と異なる面積を有することを特徴とする請求項1記
載のマーク付き円板。
2. The reference mark (12a) is an angle mark (1).
The marked disc according to claim 1, having an area different from that of 2).
【請求項3】 基準マーク(12a)が角度マーク(1
2)よりも大きな面積を有することを特徴とする請求項
2記載のマーク付き円板。
3. The reference mark (12a) is an angle mark (1).
The marked disc according to claim 2, which has a larger area than 2).
【請求項4】 基準マーク(12a)が角度マーク(1
2)に対して半径方向およびまたは周方向に延長してい
ることを特徴とする請求項3記載のマーク付き円板。
4. The reference mark (12a) is an angle mark (1).
The marked disc according to claim 3, which extends in a radial direction and / or a circumferential direction with respect to 2).
【請求項5】 基準マーク(12a)の半径方向延長部
が、円板(11)の周方向において角度マーク(12)
よりも短い幅を有することを特徴とする請求項4記載の
マーク付き円板。
5. The radial extension of the reference mark (12a) is an angle mark (12) in the circumferential direction of the disc (11).
The marked disc according to claim 4, characterized in that it has a width shorter than that.
【請求項6】 各々の角度マーク(12′)が半径方向
に配置されかつ互いに離隔されたそれぞれ少なくとも2
つの角度マーク部分からなり、この角度マーク部分が円
板(11)の周方向においてほぼ同じ幅を有し、基準マ
ーク(12′a)の半径方向延長部がこの両角度マーク
部分を接続する区間からなっていることを特徴とする請
求項4または5記載のマーク付き円板。
6. At least two angle marks (12 ') are arranged radially and are spaced apart from each other.
A section in which the angle mark portions have substantially the same width in the circumferential direction of the disc (11), and the radial extension of the reference mark (12'a) connects both angle mark portions. The disc with mark according to claim 4 or 5, characterized in that
【請求項7】 角度マークおよびまたは基準マーク(1
2,12a,12′,12′a)が半径方向において対
称に形成されていることを特徴とする請求項3〜6のい
ずれか一つに記載のマーク付き円板。
7. An angle mark and / or a reference mark (1
The marked disc according to any one of claims 3 to 6, wherein (2, 12a, 12 ', 12'a) are formed symmetrically in the radial direction.
【請求項8】 角度マークおよびまたは基準マーク(1
2,12a)がマーク付き円板(11)の放射線を通す
範囲によって形成されていることを特徴とする請求項1
〜7のいずれか一つに記載のマーク付き円板。
8. An angle mark and / or a reference mark (1
2, 12a) is formed by the radiation-permeable range of the marked disc (11).
A disk with a mark according to any one of to 7.
【請求項9】 角度マークおよび基準マーク(12,1
2a)がマーク付き円板(11)上の反射面によって形
成されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか
一つに記載のマーク付き円板。
9. An angle mark and a reference mark (12, 1)
A marked disc according to any one of claims 1 to 8, characterized in that 2a) is formed by a reflective surface on the marked disc (11).
【請求項10】 基準マーク(12a)が角度マーク
(12)と異なり反射コーディング、特に角度マーク
(12)と異なる反射係数を有することを特徴とする請
求項9記載のマーク付き円板。
10. Marked disc according to claim 9, characterized in that the reference mark (12a) has a different reflection coding than the angle mark (12), in particular a reflection coefficient different from that of the angle mark (12).
【請求項11】 特に回転軸線に対して半径方向に向い
ていて、特に回転軸線に対して同心的に配置されたリム
の形に設けられた多数の角度マークと、少なくとも1つ
の基準マークと、角度マークのための固定された走査ユ
ニットをと有する、回転する部品に連結可能なマーク付
き円板と、電磁放射線の少なくとも1個のトランスミッ
タと、マーク付き円板によって変調された放射線のため
のレシ−バと、評価ユニットに対する接続手段とを備え
た、回転する部品、特に回転軸のための回転角度センサ
において、マーク付き円板が1つだけのトラックの角度
マーク(12)を備え、1個の基準マークまたは各々の
基準マーク(12a)が変調特性の異なる角度マーク
(12)によって形成され、角度マーク(12)のトラ
ックの方に向いたそれぞれ1個だけの送光ウインドウま
たは受光ウインドウ(14)が設けられていることを特
徴とする角度センサ。
11. A number of angle marks, which are oriented radially with respect to the axis of rotation and are provided in the form of rims which are arranged concentrically with respect to the axis of rotation and at least one reference mark. A marked disc connectable to a rotating part, with a fixed scanning unit for the angular mark, at least one transmitter of electromagnetic radiation, and a receiver for the radiation modulated by the marked disc. In a rotary angle sensor for a rotating component, in particular for a rotary axis, with a bar and a connecting means to the evaluation unit, the marked disc having an angle mark (12) for the track with only one, one Of the fiducial marks or each fiducial mark (12a) formed by angle marks (12) with different modulation characteristics and facing the track of the angle marks (12). An angle sensor characterized in that only one light-transmitting window or light-receiving window (14) is provided for each.
【請求項12】 送光ウインドウまたは受光ウインドウ
(14)がマーク付き円板(11)の周方向において角
度マーク(12)よりも狭い幅を有することを特徴とす
る請求項11記載の角度センサ。
12. The angle sensor according to claim 11, wherein the light-transmitting window or the light-receiving window (14) has a width narrower than the angle mark (12) in the circumferential direction of the marked disc (11).
【請求項13】 受光ウインドウがマーク付き円板(1
1)の、関連する送光ウインドウと反対の側に設けられ
ていることを特徴とする請求項11または12記載の角
度センサ。
13. The light receiving window is a disc with a mark (1
13. An angle sensor according to claim 11 or 12, characterized in that it is provided on the side of 1) opposite the associated light transmission window.
【請求項14】 各々の受光ウインドウが関連する送光
ウインドウと同じマーク付き円板(11)の側に設けら
れていることを特徴とする請求項11または12記載の
角度センサ。
14. Angle sensor according to claim 11, characterized in that each light-receiving window is provided on the same side of the marked disc (11) as the associated light-transmitting window.
【請求項15】 送光ウインドウと受光ウインドウ(1
4)が一致し、この共通のウインドウが、マーク付き円
板(11)の方に向いた放射線のための少なくとも1つ
の出射個所と、マーク付き円板(11)によって反射す
る放射線のための少なくとも入射個所を備えていること
を特徴とする請求項14記載の角度センサ。
15. A light transmitting window and a light receiving window (1
4) coincides, this common window being at least one exit point for the radiation directed towards the marked disc (11) and at least for the radiation reflected by the marked disc (11). 15. The angle sensor according to claim 14, further comprising an incident point.
【請求項16】 アナログ信号から基準信号を決定する
ための方法であって、このアナログ信号が多数のマーク
付き円板と、変調の質がマーク付き円板と異なる少なく
とも1個の反射マークとによる送信信号の変調によって
得られ、変調された信号がレシ−バによって受信され、
評価ユニットに供給され、必要な場合には更にデジタル
化される、方法において、各々の角度マークと基準マー
クについて、先行する角度マークのアナログ極値から、
この極値の傾向を継続する極値が決定され、所定の値だ
け変更されて、変調が異なる基準値を示す閾値として評
価ユニットで用いられることを特徴とする方法。
16. A method for determining a reference signal from an analog signal, the analog signal comprising a number of marked discs and at least one reflective mark whose modulation quality differs from the marked discs. Obtained by modulation of the transmitted signal, the modulated signal being received by the receiver,
From the analog extremum of the preceding angle mark, for each angle mark and reference mark, in a method, which is fed to the evaluation unit and further digitized if necessary,
A method, characterized in that an extremum that continues this trend of extrema is determined, modified by a predetermined value and used in the evaluation unit as a threshold indicating a different reference value for the modulation.
【請求項17】 各々の角度マークと基準マークについ
て、先行する角度マークのアナログ明度極値から、この
極値の傾向に対応する極値が決定され、所定の値だけ変
更されて、明度が異なる基準値を示す閾値として評価ユ
ニットで用いられることを特徴とする請求項16記載の
方法。
17. For each of the angle mark and the reference mark, an extreme value corresponding to the tendency of the extreme value is determined from the analog extreme value of the extreme value of the preceding angle mark, and the extreme value is changed by a predetermined value to have different brightness. 17. Method according to claim 16, characterized in that it is used in the evaluation unit as a threshold value indicating a reference value.
【請求項18】 トランスミッタ(41)の電磁放射線
の変調が、角度マークと反射マークによって、反射放射
線または透過放射線の変化の形で行われる、請求項16
または17記載の方法において、強度のアナログ極値が
決定および評価されることを特徴とする方法。
18. Modulation of the electromagnetic radiation of the transmitter (41) is carried out by means of angle marks and reflection marks in the form of changes of reflected or transmitted radiation.
A method according to claim 17 wherein the analog extrema of intensity are determined and evaluated.
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